(57)【要約】【課題】簡単な工程で電子装置を製造すると共に、封止用樹脂が電子部品の機能を妨げることや封止用樹脂による封止が不完全になることを防止する。【解決手段】固体撮像素子２０は、開口部１１を有する基板１０に対して、機能面２１が開口部１１に向くように実装される。固体撮像素子２０は、機能面２１の周辺に配置された電極２２を有し、基板１０は、電極２２に接続される導体層１２を有している。固体撮像素子２０の実装時には、基板１０は支持台３０に載置され、基板１０の開口部１１の周囲の環状の領域に、液状の熱硬化性樹脂１３が配置される。固体撮像素子２０と熱硬化性樹脂１３とが接触してから、電極２２と導体層１２とが接触するまでの期間では、支持台３０、基板１０、固体撮像素子２０および熱硬化性樹脂１３によって囲まれた中空部分内の気体の圧力は、その変動が抑制されるように調整される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通する開口部を有する基板と、前記基板に対して、電子部品の機能面が開口部に向くように実装された電子部品とを備えた電子装置を製造する方法であって、
前記電子部品は、前記機能面が配置された１つの面において、前記機能面の周辺に配置された電極を有し、前記基板は、一方の面において露出し、前記電極に接続される導体層を有し、前記方法は、
支持台の上に、前記一方の面が上を向くように前記基板を載置する工程と、
前記基板の一方の面における前記開口部の周囲にあって、前記導体層のうちの前記電極に接続される部分を含む環状の領域に、液状の熱硬化性樹脂を配置する工程と、
前記機能面が前記開口部に対向し、且つ前記電極が前記導体層に対向するように、前記電子部品を前記基板の上方に配置する工程と、
前記電子部品と熱硬化性樹脂とが接触し、更に前記電極と導体層とが接触するように、前記電子部品と基板とを接近させる工程と、
前記基板と電子部品との間に前記熱硬化性樹脂が介在し、且つ前記電極と導体層とが接触した状態で、前記電極と導体層の少なくとも一方を加熱しながら、前記電極および導体層を、それらが互いに密着するように加圧することにより、前記電極と導体層とを接続すると共に、前記熱硬化性樹脂を硬化させて前記電極と導体層との接続部分の周囲を封止する加熱・加圧工程とを備え、
前記熱硬化性樹脂は、温度２５℃においてＥ型粘度計によって測定される粘度に関して、回転数１ｒｐｍにおける粘度が９０Ｐａ・ｓ〜７００Ｐａ・ｓの範囲内であり、且つ回転数１ｒｐｍにおける粘度を回転数１０ｒｐｍにおける粘度で除した値が２〜６の範囲内の値となる性質を有し、
前記電子部品と基板とを接近させる工程は、前記電子部品と熱硬化性樹脂とが接触してから、前記電極と導体層とが接触するまでの期間において、前記支持台、基板、電子部品および熱硬化性樹脂によって囲まれた中空部分内の気体の圧力を、その変動が抑制されるように調整することを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項２】
前記支持台は、前記中空部分に通じる通気孔を有し、前記通気孔を通して前記中空部分の内部から外部への気体の排出と前記中空部分の外部から内部への気体の供給の少なくとも一方を行うことによって、前記中空部分内の気体の圧力の調整が行われることを特徴とする請求項１記載の電子装置の製造方法。
【請求項３】
前記中空部分内の気体の圧力を検出し、この検出した圧力が所定の許容範囲に入るように前記気体の排出と供給の少なくとも一方を行うことによって、前記中空部分内の気体の圧力の調整が行われることを特徴とする請求項２記載の電子装置の製造方法。
【請求項４】
前記通気孔の一端は、前記支持台の上面において、前記支持台の上に前記基板が載置されたときに基板の開口部に面する位置に配置され、前記通気孔の他端は大気に開放され、前記通気孔を介して前記中空部分を大気に開放することによって、前記中空部分内の気体の圧力の調整が行われることを特徴とする請求項２記載の電子装置の製造方法。
【請求項５】
前記通気孔の一端は、前記支持台の上面において、前記支持台の上に前記基板が載置されたときに基板の開口部に面する位置に配置され、前記通気孔の他端は前記中空部分内の気体の圧力変動を吸収するためのバッファ空間に接続され、前記通気孔を介して前記中空部分とバッファ空間とを接続することによって、前記中空部分内の気体の圧力の調整が行われることを特徴とする請求項２記載の電子装置の製造方法。
【請求項６】
前記基板は、前記支持台の上に載置されたときに、前記支持台の上面と基板の間に、前記開口部に通じると共に大気に開放された通気路を形成する通気路形成部を有し、前記通気路を介して前記中空部分を大気に開放することによって、前記中空部分内の気体の圧力の調整が行われることを特徴とする請求項１記載の電子装置の製造方法。
【請求項７】
前記支持台は、前記中空部分の体積を変化させる機構を有し、前記機構を制御して前記中空部分の体積を変化させることによって、前記中空部分内の気体の圧力の調整が行われることを特徴とする請求項１記載の電子装置の製造方法。
【請求項８】
貫通する開口部を有する基板と、前記基板に対して、電子部品の機能面が開口部に向くように実装された電子部品とを備えた電子装置を製造するために用いられる電子装置の製造装置であって、
前記電子部品は、前記機能面が配置された１つの面において、前記機能面の周辺に配置された電極を有し、前記基板は、一方の面において露出し、前記電極に接続される導体層を有し、前記製造装置は、
前記一方の面が上を向くように前記基板を支持する支持台と、
前記支持台によって支持された前記基板に対して、前記電子部品を実装するための加熱・加圧手段とを備え、
前記加熱・加圧手段は、
前記支持台によって支持された前記基板の一方の面における前記開口部の周囲にあって、前記導体層のうちの前記電極に接続される部分を含む環状の領域に、液状の熱硬化性樹脂が配置された状態で、前記機能面が前記開口部に対向し、且つ前記電極が前記導体層に対向するように、前記電子部品を前記基板の上方において保持し、
前記電子部品と熱硬化性樹脂とが接触し、更に前記電極と導体層とが接触するように、前記電子部品と基板とを接近させ、
前記基板と電子部品との間に前記熱硬化性樹脂が介在し、且つ前記電極と導体層とが接触した状態で、前記電極と導体層の少なくとも一方を加熱しながら、前記電極および導体層を、それらが互いに密着するように加圧することにより、前記電極と導体層とを接続すると共に、前記熱硬化性樹脂を硬化させて前記電極と導体層との接続部分の周囲を封止するものであり、
前記製造装置は、更に、前記電子部品と熱硬化性樹脂とが接触してから、前記電極と導体層とが接触するまでの期間において、前記支持台、基板、電子部品および熱硬化性樹脂によって囲まれた中空部分内の気体の圧力を、その変動が抑制されるように調整する圧力調整手段を備えたことを特徴とする電子装置の製造装置。
【請求項９】
前記圧力調整手段は、前記支持台に設けられ、前記中空部分に通じる通気孔を有し、前記通気孔を通して前記中空部分の内部から外部への気体の排出と前記中空部分の外部から内部への気体の供給の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項８記載の電子装置の製造装置。
【請求項１０】
前記圧力調整手段は、更に、前記中空部分内の気体の圧力を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された圧力が所定の許容範囲に入るように気体の排出と供給の少なくとも一方を行う圧力制御手段とを有することを特徴とする請求項９記載の電子装置の製造装置。
【請求項１１】
前記通気孔の一端は、前記支持台の上面において、前記支持台の上に前記基板が載置されたときに基板の開口部に面する位置に配置され、前記通気孔の他端は大気に開放され、前記通気孔を介して前記中空部分を大気に開放することによって、前記中空部分内の気体の圧力の調整が行われることを特徴とする請求項９記載の電子装置の製造装置。
【請求項１２】
前記通気孔の一端は、前記支持台の上面において、前記支持台の上に前記基板が載置されたときに基板の開口部に面する位置に配置され、前記通気孔の他端は前記中空部分内の気体の圧力変動を吸収するためのバッファ空間に接続され、前記通気孔を介して前記中空部分とバッファ空間とを接続することによって、前記中空部分内の気体の圧力の調整が行われることを特徴とする請求項９記載の電子装置の製造装置。
【請求項１３】
前記圧力調整手段は、前記支持台に設けられ、前記中空部分の体積を変化させる機構を有し、前記機構を制御して前記中空部分の体積を変化させることによって、前記中空部分内の気体の圧力の調整が行われることを特徴とする請求項８記載の電子装置の製造装置。
【請求項１４】
貫通する開口部を有する基板と、前記基板に対して、電子部品の機能面が開口部に向くように実装された電子部品とを備えた電子装置であって、
前記電子部品は、前記機能面が配置された１つの面において、前記機能面の周辺に配置された電極を有し、
前記基板は、前記電子部品に対向する面において露出し、前記電極に接続される導体層を有し、
電子装置は、更に、前記基板と電子部品との間において、前記開口部の周囲の環状の領域に配置されて、前記電極と導体層との接続部分の周囲を封止する封止用樹脂を備え、
前記基板は、更に、前記電子部品に対向する面が上を向くように支持台の上に載置されたときに、前記支持台の上面と基板の間に、前記開口部に通じると共に大気に開放された通気路を形成する通気路形成部を有することを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貫通する開口部を有する基板と、この基板に対して、電子部品の機能面が開口部に向くように実装された電子部品とを備えた電子装置の製造方法および装置、ならびに上記基板と電子部品とを備えた電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体撮像素子を基板に実装する方法としては、チップオンボード方式が多く用いられていた。この方法では、固体撮像素子は接着剤を用いて基板上に固定され、ワイヤボンディングによって固体撮像素子の電極と基板の導体層とが接続される。
【０００３】
近年、固体撮像素子の高密度実装の要求が高まっている。この要求を満たすために、最近では、例えば特許文献１に記載されているように、フリップチップ方式によって固体撮像素子を基板に実装する方法も用いられている。この実装方法を用いる場合、固体撮像素子では、受光面である機能面が配置された１つの面において、機能面の周辺に複数の電極が設けられる。一方、基板には、固体撮像素子の機能面を露出させるための貫通する開口部が設けられる。また、基板には、一方の面において露出し、固体撮像素子の電極に接続される複数の導体層が設けられる。固体撮像素子は、その機能面が基板の開口部に向くように配置され、固体撮像素子の電極と基板の導体層とが電気的に接続される。また、この電極と導体層との電気的接続部分は封止される。
【０００４】
フリップチップ方式による固体撮像素子の実装方法には、電極と導体層とを、金属接合により直接、あるいは半田等の導電性物質を介して、電気的および機械的に接続した後、電極と導体層との接続部分の周囲に封止用樹脂を充填する方法がある。以下、この方法を第１の実装方法と言う。その他、フリップチップ方式による固体撮像素子の実装方法には、予め導体層のうち電極が接続される部分の周辺に封止用樹脂を配置しておき、電極と導体層とを接触させて、これらを電気的に接続し、封止用樹脂を硬化させることによって、電極と導体層の位置関係を固定する方法がある。以下、この方法を第２の実装方法と言う。
【０００５】
特許文献１には、撮像素子およびバンプが形成された基板を、開口部を有するプリント配線基板に対して、上記の第２の実装方法によって実装する方法が記載されている。また、特許文献１には、封止用樹脂がプリント配線基板の開口部に流入することを防止するために、開口部の周部にダム状の突起部を設ける技術が記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、半導体チップのセンシティブエリアが基板に対向するように、フリップチップ方式によって半導体チップを基板に実装する方法が記載されている。また、特許文献２には、半導体チップのセンシティブエリアの周辺を筒状のゴムシートにより覆い、このゴムシートの内部に空間部を形成する技術が記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２０９３３２号公報
【特許文献２】特開平９−２３２３６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述の第２の実装方法には、工程が簡単であるため、コストの低減が可能になるという利点がある。特に、第２の実装方法において、封止用樹脂として、フィルム状の樹脂ではなく液状樹脂を用いる場合には、必要な位置に適量の樹脂を配置しやすいという利点がある。すなわち、液状樹脂を用いる場合には、フィルム状の樹脂を用いる場合に比べて、ディスペンサーを用いた描画や印刷によって樹脂を精密に配置することが容易である。そのため、この場合には、実装工程を自動化しやすくなる。
【０００９】
しかしながら、第２の実装方法において、封止用樹脂として液状樹脂を用いる場合には、液状樹脂が流動しやすいことに起因して、以下のような問題点がある。まず、第１の問題点は、液状樹脂の塗布面に存在する凹凸や塗布面における材質の相違により、塗布面における液状樹脂に対するぬれ性が場所によって異なり、その結果、塗布後の液状樹脂が一定形状を保つことが困難なことである。
【００１０】
次に、図１８ないし図２０を参照して第２の問題点について説明する。図１８ないし図２０は、固体撮像素子の実装方法の一例における各工程を説明するための説明図である。この実装方法は、基板１０に対して固体撮像素子２０を実装する方法である。基板１０は、一方の面１０ａと、その反対側の面１０ｂとを有している。また、基板１０は、貫通する開口部１１を有している。基板１０は、更に、一方の面１０ａにおいて露出する複数の導体層１２を有している。固体撮像素子２０は、一方の面２０ａと、その反対側の面２０ｂとを有している。また、固体撮像素子２０は、一方の面２０ａに配置された機能面（受光面）２１を有している。固体撮像素子２０は、更に、面２０ａにおいて、機能面２１の周辺に配置された複数の電極２２を有している。電極２２は、例えばバンプである。前述の基板１０の開口部１１は、固体撮像素子２０の機能面２１を露出させるためのものである。また、基板１０の導体層１２は、固体撮像素子２０の電極２２に接続されるようになっている。
【００１１】
この実装方法では、まず、図１８に示したように、基板１０は、一方の面１０ａが上を向き、反対側の面１０ｂが支持台２３０の上面２３０ａに接するようにして、支持台２３０の上に載置される。支持台２３０は、基板１０を吸着するための複数の基板吸着孔２３１を有している。基板吸着孔２３１内の気体は、図示しない吸引ポンプによって吸引され、これにより、支持台２３０の上面２３０ａに基板１０が吸着される。
【００１２】
次に、基板１０の一方の面１０ａにおいて、導体層１２のうち、固体撮像素子２０の電極２２に接続される部分の上に、液状樹脂２１３を配置する。この液状樹脂２１３は、開口部１１の周囲に環状に配置されて、畝を形成する。次に、図示しない加熱・加圧ツールによって固体撮像素子２０を吸引し保持する。加熱・加圧ツールは、温度調節可能なヒーターを内蔵している。更に、加熱・加圧ツールは、支持台２３０に対して相対的に垂直および水平方向に移動可能で、且つ保持した固体撮像素子２０に対して荷重を加えることができるようになっている。
【００１３】
次に、図１９に示したように、加熱・加圧ツールを下降させて、機能面２１が基板１０の開口部１１に対向し、且つ電極２２が基板１０の導体層１２に対向するように、固体撮像素子２０を基板１０上に配置する。
【００１４】
次に、基板１０と固体撮像素子２０との間に液状樹脂２１３を介在させた状態で、電極２２と導体層１２とを接触させ、電極２２と導体層１２の少なくとも一方を加熱しながら、所定の時間だけ、電極２２および導体層１２を、それらが互いに密着するように加圧することにより、電極２２と導体層１２とを接続すると共に、液状樹脂２１３を硬化させて電極２２と導体層１２との接続部分の周囲を封止する。液状樹脂２１３は、硬化することにより、電極２２と導体層１２との接続部分の周囲を封止する封止用樹脂となる。電極２２と導体層１２の少なくとも一方の加熱は、例えば、加熱・加圧ツールによって固体撮像素子２０を加熱することによって行う。以上の一連の工程により、フリップチップ方式によって固体撮像素子２０が基板１０に実装され、基板１０と固体撮像素子２０とを含む固体撮像装置が製造される。
【００１５】
ところで、一般的に、基板吸着孔２３１は、基板１０の開口部１１の位置に配慮して設けられている訳ではない。そのため、図１８、図１９に示したように、基板吸着孔２３１が基板１０の開口部１１に面する位置に存在することも起こり得る。一方、図１９に示したように、固体撮像素子２０が液状樹脂２１３に接すると、支持台２３０、基板１０、固体撮像素子２０および液状樹脂２１３によって囲まれた中空部分２４１が形成される。ここで、前述のように、基板吸着孔２３１が基板１０の開口部１１に面する位置に存在していると、図２０に示したように、基板吸着孔２３１を通して中空部分２４１内の気体が吸引され、中空部分２４１が過剰に減圧状態となる。すると、中空部分２４１が縮小するように、硬化前の流動可能状態にある液状樹脂２１３が流動し、その結果、液状樹脂２１３が固体撮像素子２０の機能面２１に付着し、固体撮像素子２０の光学的機能が損なわれる場合がある。これが第２の問題点である。
【００１６】
前述のように、特許文献１には、封止用樹脂がプリント配線基板の開口部に流入することを防止するために、開口部の周部にダム状の突起部を設ける技術が記載されている。また、特許文献２には、半導体チップのセンシティブエリアの周辺を筒状のゴムシートにより覆い、このゴムシートの内部に空間部を形成する技術が記載されている。これらの技術を用いれば、液状樹脂２１３が固体撮像素子２０の機能面２１に付着することを防止することができる。しかし、この場合には、突起部や筒状のゴムシートのような新たな部品が必要になると共に、この部品を取り付ける工程が必要になり、固体撮像装置の製造コストが増加する。
【００１７】
図２１は、固体撮像素子の実装方法の他の例における一工程を示している。図２１に示したように、基板吸着孔２３１が基板１０の開口部１１以外の部分に面する位置に配置されるようにすれば、第２の問題点を解消することができる。しかし、この場合には、新たな第３の問題点が生じる。以下、この第３の問題点について説明する。基板吸着孔２３１が基板１０の開口部１１以外の部分に面する位置に配置されるようにした場合には、中空部分２４１は完全に密閉された空間になる。この空間は、固体撮像素子２０の下降に伴って圧縮される。更に、加熱・加圧ツールによって固体撮像素子２０が加熱されることにより、中空部分２４１内の気体は急激に膨張しようとする。これらのことから、中空部分２４１内の気体の圧力が上昇する。一方、中空部分２４１が形成されてから液体樹脂２１３が硬化するまでの間は液体樹脂２１３が流動性を有する。そのため、中空部分２４１内の気体の圧力が上昇すると、液体樹脂２１３によって形成された環状の畝の一部が破壊されて、中空部分２４１内の気体の一部が外部に排出される場合がある。図２２は、このようにして液体樹脂２１３によって形成された環状の畝の一部が破壊された状態を示している。なお、図２２は、固体撮像素子２０を基板１０に実装する工程中における基板１０、固体撮像素子２０および液体樹脂２１３を示す平面図である。液体樹脂２１３によって形成された環状の畝の一部が破壊されると、封止用樹脂による封止が不完全になる場合がある。
【００１８】
なお、以上説明した問題点は、開口部を有する基板に対して、フリップチップ方式によって固体撮像素子を実装する場合に限らず、貫通する開口部を有する基板に対して、フリップチップ方式によって電子部品の機能面が開口部に向くように実装する場合の全般に当てはまる。固体撮像素子以外の電子部品の例としては、発光素子、受光素子、種々のセンサ等がある。
【００１９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、貫通する開口部を有する基板と、この基板に対して、電子部品の機能面が開口部に向くように実装された電子部品とを備えた電子装置の製造方法および装置であって、簡単な工程で電子装置を製造できると共に、封止用樹脂が電子部品の機能を妨げることや封止用樹脂による封止が不完全になることを防止できるようにした電子装置の製造方法および装置を提供することにある。
【００２０】
本発明の第２の目的は、貫通する開口部を有する基板と、この基板に対して、電子部品の機能面が開口部に向くように実装された電子部品とを備えた電子装置であって、簡単な工程で製造可能であると共に、封止用樹脂が電子部品の機能を妨げることや封止用樹脂による封止が不完全になることを防止できるようにした電子装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の電子装置の製造方法は、貫通する開口部を有する基板と、基板に対して、電子部品の機能面が開口部に向くように実装された電子部品とを備えた電子装置を製造する方法である。電子部品は、機能面が配置された１つの面において、機能面の周辺に配置された電極を有し、基板は、一方の面において露出し、電極に接続される導体層を有している。
【００２２】
本発明の電子装置の製造方法は、
支持台の上に、一方の面が上を向くように基板を載置する工程と、
基板の一方の面における開口部の周囲にあって、導体層のうちの電極に接続される部分を含む環状の領域に、液状の熱硬化性樹脂を配置する工程と、
機能面が開口部に対向し、且つ電極が導体層に対向するように、電子部品を基板の上方に配置する工程と、
電子部品と熱硬化性樹脂とが接触し、更に電極と導体層とが接触するように、電子部品と基板とを接近させる工程と、
基板と電子部品との間に熱硬化性樹脂が介在し、且つ電極と導体層とが接触した状態で、電極と導体層の少なくとも一方を加熱しながら、電極および導体層を、それらが互いに密着するように加圧することにより、電極と導体層とを接続すると共に、熱硬化性樹脂を硬化させて電極と導体層との接続部分の周囲を封止する加熱・加圧工程とを備えている。
【００２３】
熱硬化性樹脂は、温度２５℃においてＥ型粘度計によって測定される粘度に関して、回転数１ｒｐｍにおける粘度が９０Ｐａ・ｓ〜７００Ｐａ・ｓの範囲内であり、且つ回転数１ｒｐｍにおける粘度を回転数１０ｒｐｍにおける粘度で除した値が２〜６の範囲内の値となる性質を有している。電子部品と基板とを接近させる工程は、電子部品と熱硬化性樹脂とが接触してから、電極と導体層とが接触するまでの期間において、支持台、基板、電子部品および熱硬化性樹脂によって囲まれた中空部分内の気体の圧力を、その変動が抑制されるように調整する。
【００２４】
本発明の電子装置の製造方法において、支持台は、中空部分に通じる通気孔を有し、通気孔を通して中空部分の内部から外部への気体の排出と中空部分の外部から内部への気体の供給の少なくとも一方を行うことによって、中空部分内の気体の圧力の調整が行われてもよい。
【００２５】
また、本発明の電子装置の製造方法において、中空部分内の気体の圧力を検出し、この検出した圧力が所定の許容範囲に入るように気体の排出と供給の少なくとも一方を行うことによって、中空部分内の気体の圧力の調整が行われてもよい。
【００２６】
また、本発明の電子装置の製造方法において、通気孔の一端は、支持台の上面において、支持台の上に基板が載置されたときに基板の開口部に面する位置に配置され、通気孔の他端は大気に開放され、通気孔を介して中空部分を大気に開放することによって、中空部分内の気体の圧力の調整が行われてもよい。
【００２７】
また、本発明の電子装置の製造方法において、通気孔の一端は、支持台の上面において、支持台の上に基板が載置されたときに基板の開口部に面する位置に配置され、通気孔の他端は中空部分内の気体の圧力変動を吸収するためのバッファ空間に接続され、通気孔を介して中空部分とバッファ空間とを接続することによって、中空部分内の気体の圧力の調整が行われてもよい。
【００２８】
また、本発明の電子装置の製造方法において、基板は、支持台の上に載置されたときに、支持台の上面と基板の間に、開口部に通じると共に大気に開放された通気路を形成する通気路形成部を有し、通気路を介して中空部分を大気に開放することによって、中空部分内の気体の圧力の調整が行われてもよい。
【００２９】
また、本発明の電子装置の製造方法において、支持台は、中空部分の体積を変化させる機構を有し、この機構を制御して中空部分の体積を変化させることによって、中空部分内の気体の圧力の調整が行われてもよい。
【００３０】
本発明の電子装置の製造装置は、貫通する開口部を有する基板と、基板に対して、電子部品の機能面が開口部に向くように実装された電子部品とを備えた電子装置を製造するために用いられるものである。電子部品は、機能面が配置された１つの面において、機能面の周辺に配置された電極を有し、基板は、一方の面において露出し、電極に接続される導体層を有している。
【００３１】
本発明の電子装置の製造装置は、一方の面が上を向くように基板を支持する支持台と、支持台によって支持された基板に対して、電子部品を実装するための加熱・加圧手段とを備えている。
【００３２】
加熱・加圧手段は、
支持台によって支持された基板の一方の面における開口部の周囲にあって、導体層のうちの電極に接続される部分を含む環状の領域に、液状の熱硬化性樹脂が配置された状態で、機能面が開口部に対向し、且つ電極が導体層に対向するように、電子部品を基板の上方において保持し、
電子部品と熱硬化性樹脂とが接触し、更に電極と導体層とが接触するように、電子部品と基板とを接近させ、
基板と電子部品との間に熱硬化性樹脂が介在し、且つ電極と導体層とが接触した状態で、電極と導体層の少なくとも一方を加熱しながら、電極および導体層を、それらが互いに密着するように加圧することにより、電極と導体層とを接続すると共に、熱硬化性樹脂を硬化させて電極と導体層との接続部分の周囲を封止するものである。
【００３３】
本発明の電子装置の製造装置は、更に、電子部品と熱硬化性樹脂とが接触してから、電極と導体層とが接触するまでの期間において、支持台、基板、電子部品および熱硬化性樹脂によって囲まれた中空部分内の気体の圧力を、その変動が抑制されるように調整する圧力調整手段を備えている。
【００３４】
本発明の電子装置の製造装置では、圧力調整手段によって、電子部品と熱硬化性樹脂とが接触してから、電極と導体層とが接触するまでの期間において、中空部分内の気体の圧力の変動が抑制されるように、中空部分内の気体の圧力が調整される。
【００３５】
本発明の電子装置の製造装置において、圧力調整手段は、支持台に設けられ、中空部分に通じる通気孔を有し、通気孔を通して中空部分の内部から外部への気体の排出と中空部分の外部から内部への気体の供給の少なくとも一方を行ってもよい。
【００３６】
また、本発明の電子装置の製造装置において、圧力調整手段は、更に、中空部分内の気体の圧力を検出する検出手段と、検出手段によって検出された圧力が所定の許容範囲に入るように気体の排出と供給の少なくとも一方を行う圧力制御手段とを有していてもよい。
【００３７】
また、本発明の電子装置の製造装置において、通気孔の一端は、支持台の上面において、支持台の上に基板が載置されたときに基板の開口部に面する位置に配置され、通気孔の他端は大気に開放され、通気孔を介して中空部分を大気に開放することによって、中空部分内の気体の圧力の調整が行われてもよい。
【００３８】
また、本発明の電子装置の製造装置において、通気孔の一端は、支持台の上面において、支持台の上に基板が載置されたときに基板の開口部に面する位置に配置され、通気孔の他端は中空部分内の気体の圧力変動を吸収するためのバッファ空間に接続され、通気孔を介して中空部分とバッファ空間とを接続することによって、中空部分内の気体の圧力の調整が行われてもよい。
【００３９】
また、本発明の電子装置の製造装置において、圧力調整手段は、支持台に設けられ、中空部分の体積を変化させる機構を有し、この機構を制御して中空部分の体積を変化させることによって、中空部分内の気体の圧力の調整が行われてもよい。
【００４０】
本発明の電子装置は、貫通する開口部を有する基板と、基板に対して、電子部品の機能面が開口部に向くように実装された電子部品とを備えている。電子部品は、機能面が配置された１つの面において、機能面の周辺に配置された電極を有し、基板は、電子部品に対向する面において露出し、電極に接続される導体層を有している。
【００４１】
本発明の電子装置は、更に、基板と電子部品との間において、開口部の周囲の環状の領域に配置されて、電極と導体層との接続部分の周囲を封止する封止用樹脂を備えている。基板は、更に、電子部品に対向する面が上を向くように支持台の上に載置されたときに、支持台の上面と基板の間に、開口部に通じると共に大気に開放された通気路を形成する通気路形成部を有している。
【発明の効果】
【００４２】
本発明の電子装置の製造方法では、封止のために用いられる熱硬化性樹脂として、温度２５℃においてＥ型粘度計によって測定される粘度に関して、回転数１ｒｐｍにおける粘度が９０Ｐａ・ｓ〜７００Ｐａ・ｓの範囲内であり、且つ回転数１ｒｐｍにおける粘度を回転数１０ｒｐｍにおける粘度で除した値が２〜６の範囲内の値となる性質を有するものが用いられる。また、本発明の電子装置の製造方法では、電子部品と熱硬化性樹脂とが接触してから、電極と導体層とが接触するまでの期間において、中空部分内の気体の圧力の変動が抑制されるように、中空部分内の気体の圧力が調整される。以上のことから、本発明によれば、簡単な工程で電子装置を製造できると共に、封止用樹脂が電子部品の機能を妨げることや封止用樹脂による封止が不完全になることを防止することができるという効果を奏する。
【００４３】
また、本発明の電子装置の製造装置によれば、電子部品と熱硬化性樹脂とが接触してから、電極と導体層とが接触するまでの期間において、中空部分内の気体の圧力の変動が抑制されるように、中空部分内の気体の圧力が調整される。これにより、本発明によれば、簡単な工程で電子装置を製造できると共に、封止用樹脂が電子部品の機能を妨げることや封止用樹脂による封止が不完全になることを防止することができるという効果を奏する。
【００４４】
また、本発明の電子装置では、基板は、電子部品に対向する面が上を向くように支持台の上に載置されたときに、支持台の上面と基板の間に、開口部に通じると共に大気に開放された通気路を形成する通気路形成部を有している。従って、本発明の電子装置を製造する際には、支持台、基板、電子部品および封止用樹脂によって囲まれた中空部分は、通気路を介して大気に開放される。これにより、本発明によれば、簡単な工程で電子装置を製造できると共に、封止用樹脂が電子部品の機能を妨げることや封止用樹脂による封止が不完全になることを防止することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の製造装置の構成を示す説明図である。図２は、図１に示した製造装置における支持台の平面図である。図３は、本実施の形態に係る電子装置の製造方法における一工程を示す平面図である。図４ないし図６は、本実施の形態に係る電子装置の製造方法における各工程を説明するための説明図である。
【００４６】
始めに、図３および図６を参照して、本実施の形態に係る電子装置の製造方法および電子装置の製造装置によって製造される電子装置について説明する。本実施の形態における電子装置は、基板１０と、この基板１０に対して実装された電子部品としての固体撮像素子２０とを備えている。
【００４７】
基板１０は、一方の面１０ａと、その反対側の面１０ｂとを有している。また、基板１０は、貫通する開口部１１を有している。基板１０の外形および開口部１１は、いずれも矩形になっている。基板１０は、更に、一方の面１０ａにおいて露出する複数の導体層１２を有している。
【００４８】
固体撮像素子２０は、一方の面２０ａと、その反対側の面２０ｂとを有している。また、固体撮像素子２０は、一方の面２０ａに配置された機能面（受光面）２１を有している。固体撮像素子２０は、更に、面２０ａにおいて、機能面２１の周辺に配置された複数の電極２２を有している。電極２２は、例えばバンプである。前述の基板１０の開口部１１は、固体撮像素子２０の機能面２１を露出させるためのものである。また、基板１０の導体層１２は、固体撮像素子２０の電極２２に接続されるようになっている。
【００４９】
固体撮像素子２０は、基板１０に対して、機能面２１が開口部１１に向くように、フリップチップ方式により実装されている。電子装置は、更に、基板１０と固体撮像素子２０との間において、開口部１１の周囲の環状の領域に配置されて、電極２２と導体層１２との接続部分の周囲を封止する封止用樹脂１４を備えている。
【００５０】
次に、本実施の形態に係る電子装置の製造装置について説明する。図１に示したように、電子装置の製造装置は、基板１０を支持する支持台３０と、固体撮像素子２０を保持する加熱・加圧ツール４０とを備えている。基板１０は、一方の面１０ａが上を向くように支持台３０の上に載置され、支持台３０は、この基板１０を吸着して保持する。支持台３０は、温度調節可能なヒーターを内蔵していてもよい。
【００５１】
支持台３０の内部には、圧力検出用通気孔３１と、圧力調整用通気孔３２と、４つの基板吸着孔３３と、圧力調整用通気路３４と、基板吸着用通気路３５とが設けられている。また、支持台３０には、圧力検出装置３６が取り付けられている。圧力検出用通気孔３１と圧力調整用通気孔３２の各一端は、支持台３０の上に基板１０が載置されたときに基板１０の開口部１１に面する位置に配置されている。圧力検出用通気孔３１の他端は、圧力検出装置３６に接続されている。圧力調整用通気孔３２の他端は、圧力調整用通気路３４に接続されている。４つの基板吸着孔３３の各一端は、支持台３０の上面において、支持台３０の上に基板１０が載置されたときに基板１０のうちの開口部１１以外の部分に面する位置に配置されている。基板吸着孔３３の各他端は、基板吸着用通気路３５に接続されている。
【００５２】
圧力検出装置３６は、気体の圧力を検出する検出部と、この検出部によって検出された圧力の値が、予め設定された許容範囲の上限値と下限値の間か、上限値よりも大きいか、下限値よりも小さいかに応じて異なる信号を出力するスイッチ部とを有している。
【００５３】
加熱・加圧ツール４０は、固体撮像素子２０を吸着して保持する。また、加熱・加圧ツール４０は、温度調節可能なヒーターを内蔵している。更に、加熱・加圧ツール４０は、支持台３０に対して相対的に垂直および水平方向に移動可能で、且つ保持した固体撮像素子２０に対して荷重を加えることができるようになっている。加熱・加圧ツール４０は、本発明における加熱・加圧手段に対応する。
【００５４】
電子装置の製造装置は、更に、圧力制御部５０を備えている。圧力制御部５０は、一端が圧力調整用通気路３４に接続された管路５１と、一端が基板吸着用通気路３５に接続された管路５２と、各一端が管路５１の他端に接続された管路６１，６２，６３と、各一端が管路５２の他端に接続された管路６４，６５とを有している。
【００５５】
圧力制御部５０は、更に、管路６１の他端に接続された加圧装置６６と、管路６２の他端に接続された消音器６７と、管路６３の他端に接続された減圧装置６８と、管路６４の他端に接続された減圧装置６９と、管路６５の他端に接続された消音器７０とを有している。加圧装置６６は、管路６１に対して空気を吐出する。減圧装置６８，６９は、それぞれ、管路６３，６４から空気を吸引する。加圧装置６６および減圧装置６８，６９は、例えばポンプである。
【００５６】
圧力制御部５０は、更に、管路６１の途中に設けられた加圧用開閉弁７１と、管路６２の途中に設けられた大気開放用開閉弁７２と、管路６３の途中に設けられた減圧用開閉弁７３と、管路６４の途中に設けられた開閉弁７４と、管路６５の途中に設けられた開閉弁７５とを有している。
【００５７】
圧力制御部５０は、更に、管路６１において、その一端と開閉弁７１との間に設けられた逆止め弁付き流量調整弁７６と、管路６２において、その一端と開閉弁７２との間に設けられた可変絞り弁７７と、管路６３において、その一端と開閉弁７３との間に設けられた逆止め弁付き流量調整弁７８と、管路６４において、その一端と開閉弁７４との間に設けられた逆止め弁付き流量調整弁７９とを有している。
【００５８】
圧力制御部５０は、更に、圧力検出装置３６の出力信号を入力し、開閉弁７１〜７５を制御するプログラマブルコントローラ８０を有している。このプログラマブルコントローラ８０は、予め入力されたプログラムに従って、後述する処理を実行するようになっている。
【００５９】
加圧用開閉弁７１が開状態で、開閉弁７２，７３が閉状態のときには、加圧装置６６から吐出された空気が、管路６１，５１、圧力調整用通気路３４、圧力調整用通気孔３２を経由して、支持台３０の上面に配置された圧力調整用通気孔３２の一端から吐出される。
【００６０】
大気開放用開閉弁７２の開状態で、開閉弁７１，７３が閉状態のときには、圧力調整用通気孔３２、圧力調整用通気路３４、管路５１，６２を介して、圧力調整用通気孔３２の一端の外側が大気に開放される。
【００６１】
減圧用開閉弁７３が開状態で、開閉弁７１，７２が閉状態のときには、減圧装置６８によって、管路６３，５１、圧力調整用通気路３４、圧力調整用通気孔３２を介して、圧力調整用通気孔３２の一端の外側の空気が吸引される。
【００６２】
開閉弁７４が開状態で、開閉弁７５が閉状態のときには、減圧装置６９によって、管路６４，５２、基板吸着用通気路３５、基板吸着孔３３を介して、支持台３０の上面に配置された基板吸着孔３３の一端の外側の空気が吸引される。
【００６３】
開閉弁７５が開状態で、開閉弁７４が閉状態のときには、基板吸着孔３３、基板吸着用通気路３５、管路５２，６５を介して、基板吸着孔３３の一端の外側が大気に開放される。
【００６４】
圧力検出用通気孔３１、圧力調整用通気孔３２、圧力調整用通気路３４、圧力検出装置３６、管路５１，６１〜６３、加圧装置６６、消音器６７、減圧装置６８、開閉弁７１〜７３、流量調整弁７６、絞り弁７７、流量調整弁７８およびプログラマブルコントローラ８０は、本発明における圧力調整手段に対応する。また、圧力検出用通気孔３１および圧力検出装置３６は、本発明における検出手段に対応する。また、圧力調整用通気孔３２、圧力調整用通気路３４、管路５１，６１〜６３、加圧装置６６、消音器６７、減圧装置６８、開閉弁７１〜７３、流量調整弁７６、絞り弁７７、流量調整弁７８およびプログラマブルコントローラ８０は、本発明における圧力制御手段に対応する。
【００６５】
次に、図４ないし図７を参照して、本実施の形態に係る電子装置の製造方法について説明する。図４ないし図６は、前述のように、本実施の形態に係る電子装置の製造方法における各工程を説明するための説明図である。図７は、本実施の形態に係る電子装置の製造方法における各種のタイミングを示す説明図である。
【００６６】
図７に示したように、製造装置の初期状態では、開閉弁７２，７５が開状態で、開閉弁７１，７３，７４が閉状態となっている。従って、圧力調整用通気孔３２の一端の外側および基板吸着孔３３の一端の外側は大気に開放されている。
【００６７】
本実施の形態に係る電子装置の製造方法では、まず、図４に示したように、基板１０を、一方の面１０ａが上を向き、反対側の面１０ｂが支持台３０の上面に接するように、支持台３０の上に載置する。次に、開閉弁７４を開状態に切り替え、開閉弁７５を閉状態に切り替える。これにより、基板吸着孔３３の一端の外側の空気が吸引され、その結果、基板１０は、支持台３０の上面に吸着され、支持台３０によって保持される。
【００６８】
次に、基板１０の一方の面１０ａにおける開口部１１の周囲にあって、導体層１２のうち、固体撮像素子２０の電極２２に接続される部分を含む環状の領域に、液状の熱硬化性樹脂１３を配置する。この熱硬化性樹脂１３は、例えばディスペンサーによって塗布することによって、上記の領域に配置する。
【００６９】
次に、加熱・加圧ツール４０によって、一方の面２０ａが下を向くように固体撮像素子２０を吸着して保持し、機能面２１が開口部１１に対向し且つ電極２２が導体層１２に対向するように、固体撮像素子２０を基板１０の上方に配置する。このときに加熱・加圧ツール４０が配置されている位置の高さを、待機高さと言う。なお、図７では、「加熱・加圧ツール４０が配置されている位置の高さ」を、「ツールの高さ」として記載している。また、以下の説明でも、「加熱・加圧ツール４０が配置されている位置の高さ」を「ツールの高さ」と言う。
【００７０】
なお、基板１０を支持台３０の上に載置する工程および熱硬化性樹脂１３を配置する工程と、固体撮像素子２０を基板１０の上方に配置する工程は、どちらが先でもよく、ほぼ同時に行われてもよい。
【００７１】
次に、加熱・加圧ツール４０を下降させて、固体撮像素子２０と基板１０とを接近させる。この過程では、初めに、図５に示したように、固体撮像素子２０と熱硬化性樹脂１３とが接触する。更に加熱・加圧ツール４０を下降させてゆくと、図６に示したように、電極２２と導体層１２とが接触する。図３は、このときの基板１０、固体撮像素子２０および熱硬化性樹脂１３を示している。固体撮像素子２０と基板１０とを接近させる工程では、図７に示したように、ツールの高さが所定の下降減速高さに達するまでは、第１の速度で加熱・加圧ツール４０を下降させ、ツールの高さが下降減速高さに達した後は、第１の速度よりも小さい第２の速度で加熱・加圧ツール４０を下降させる。なお、下降減速高さは、固体撮像素子２０と熱硬化性樹脂１３とが接触を開始するときのツールの高さよりも上である。
【００７２】
図５に示したように、固体撮像素子２０と熱硬化性樹脂１３とが接触すると、支持台３０、基板１０、固体撮像素子２０および熱硬化性樹脂１３によって囲まれた中空部分４１が形成される。本実施の形態では、固体撮像素子２０と熱硬化性樹脂１３とが接触してから、電極２２と導体層１２とが接触するまでの期間において、中空部分４１内の気体の圧力を、その変動が抑制されるように調整する。以下、この圧力の調整のことを調圧と言う。調圧は、圧力調整用通気孔３２を通して中空部分４１の内部から外部への気体の排出と中空部分４１の外部から内部への気体の供給の少なくとも一方を行うことによって行われる。調圧の開始時点は、固体撮像素子２０と熱硬化性樹脂１３とが接触を開始する時点とする。このときのツールの高さを、調圧高さとする。調圧の終了時点は、電極２２と導体層１２とが接触を開始する時点とする。調圧における具体的な動作については、後で詳しく説明する。なお、図７中の「中空部分の圧力制御」の欄において、中空部分４１が形成されていない期間に関しては、圧力調整用通気孔３２の一端の外側の状態を記載している。
【００７３】
次に、基板１０と固体撮像素子２０との間に熱硬化性樹脂１３が介在し、且つ電極２２と導体層１２とが接触した状態で、電極２２と導体層１２の少なくとも一方を加熱しながら、所定の時間だけ、電極２２および導体層１２を、それらが互いに密着するように加圧することにより、電極２２と導体層１２とを接続すると共に、熱硬化性樹脂１３を硬化させて電極２２と導体層１２との接続部分の周囲を封止する。この工程は、本発明における加熱・加圧工程に対応する。電極２２と導体層１２の少なくとも一方の加熱は、例えば、加熱・加圧ツール４０によって固体撮像素子２０を加熱することによって行う。硬化後の熱硬化性樹脂１３は、封止用樹脂１４となる。
【００７４】
加熱・加圧工程の開始時点は、調圧の終了時点と一致している。加熱・加圧工程の開始時点で、開閉弁７２は開状態とされ、開閉弁７１，７３は閉状態とされる。その後も、この状態が維持される。従って、加熱・加圧工程の開始時点以後は、中空部分４１は大気に開放されている。
【００７５】
加熱・加圧工程が終了すると、図７に示したように、ツールの高さが下降減速高さに達するまで、第３の速度で加熱・加圧ツール４０を上昇させる。ツールの高さが下降減速高さに達した後は、ツールの高さが待機高さに達するまで、第３の速度よりも大きい第４の速度で加熱・加圧ツール４０を上昇させる。
【００７６】
次に、ツールの高さが待機高さに達してから所定時間の後に、開閉弁７４を閉状態に切り替えると共に開閉弁７５を開状態に切り替えて、支持台３０による基板１０の吸着を解除する。次に、支持台３０から基板１０を除去し、この基板１０を製造装置から搬出し、初期状態に戻る。
【００７７】
以上の一連の工程により、フリップチップ方式によって固体撮像素子２０が基板１０に実装され、基板１０と固体撮像素子２０とを含む電子装置が製造される。この電子装置において、固体撮像素子２０の機能面２１は、基板１０の開口部１１に向くように配置されて、開口部１１から露出している。
【００７８】
本実施の形態において、熱硬化性樹脂１３は、温度２５℃においてＥ型粘度計によって測定される粘度に関して、回転数１ｒｐｍにおける粘度が９０Ｐａ・ｓ〜７００Ｐａ・ｓの範囲内であり、且つ回転数１ｒｐｍにおける粘度を回転数１０ｒｐｍにおける粘度で除した値（以下、チキソ比と言う。）が２〜６の範囲内の値となる性質を有している。以下、その理由について説明する。
【００７９】
液状の熱硬化性樹脂１３を塗布する基板１０の面１０ａでは、場所によって、導体や絶縁物等の材質が異なっている。また、面１０ａには、数十μｍ程度の高低差が存在している。そのため、温度２５℃においてＥ型粘度計によって測定される、回転数１ｒｐｍにおける粘度が９０Ｐａ・ｓ未満である熱硬化性樹脂を使用した場合には、この熱硬化性樹脂を面１０ａ上に塗布した後に熱硬化性樹脂が流動する傾向が顕著になる。その結果、面１０ａ上で熱硬化性樹脂が濡れ広がる等して、塗布後の熱硬化性樹脂が一定形状を維持することが困難になる。図９は、このような場合における基板１０、固体撮像素子２０および熱硬化性樹脂を示す平面図である。図９には、本実施の形態における熱硬化性樹脂１３の代わりに、温度２５℃においてＥ型粘度計によって測定される、回転数１ｒｐｍにおける粘度が９０Ｐａ・ｓ未満である熱硬化性樹脂９３を使用した場合における、塗布後の熱硬化性樹脂９３の形状の一例を示している。
【００８０】
実験の結果、温度２５℃においてＥ型粘度計によって測定される、回転数１ｒｐｍにおける粘度が９０Ｐａ・ｓ以上である熱硬化性樹脂１３を使用した場合には、図３に示したように、塗布後の熱硬化性樹脂１３がほぼ一定形状を維持できることが分かった。
【００８１】
一方、温度２５℃においてＥ型粘度計によって測定される、回転数１ｒｐｍにおける粘度が７００Ｐａ・ｓを超える熱硬化性樹脂では、以下のような不具合がある。まず、この場合には、液状の熱硬化性樹脂の製造工程中において、樹脂の混練時等において樹脂中の入り込んだ気泡を排除することが困難になる等の不具合が生じ、樹脂の製造自体が困難になる。また、この場合には、一般的に用いられるエア押し出し式ディスペンサーを用いて熱硬化性樹脂を基板１０上に塗布する場合において、熱硬化性樹脂の吐出量が低下して、押し出しが困難になる等の不具合が生じ、作業性が低下する。
【００８２】
以上のことから、本実施の形態では、熱硬化性樹脂１３を、温度２５℃においてＥ型粘度計によって測定される、回転数１ｒｐｍにおける粘度が９０Ｐａ・ｓ〜７００Ｐａ・ｓの範囲内にあるものとした。
【００８３】
また、熱硬化性樹脂１３は、塗布の作業性の点から塗布時には粘度が小さい方が好ましく、塗布後の形状の安定性の点から塗布後の粘度は大きい方が好ましい。この２つの要望を満たすために、本実施の形態では、熱硬化性樹脂１３として、チキソ比が２〜６の範囲内の値となるものを用いる。熱硬化性樹脂１３のチキソ比は、２．５〜４．５の範囲内の値であることがより好ましい。
【００８４】
熱硬化性樹脂１３は、例えばエポキシ樹脂および潜在性硬化触媒を含有している。熱硬化性樹脂１３に使用されるエポキシ樹脂の例としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、カルボン酸グリシジルエステル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ウレタン変性ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂等がある。熱硬化性樹脂１３に使用されるエポキシ樹脂は、上記のように例示した各樹脂のうちの１種でもよいし、２種以上の混合物でもよい。
【００８５】
また、熱硬化性樹脂１３に使用される潜在性硬化触媒は、熱硬化性樹脂１３の保存時と、電子装置の製造過程で熱硬化性樹脂１３が低温である段階における安定性を熱硬化性樹脂１３に与え、これにより、電子装置の製造における作業性を良好なものとする。ここでいう潜在性硬化触媒は、特定の温度以上になると急速にエポキシ樹脂硬化触媒として機能する性質を有する。熱硬化性樹脂１３に使用可能な潜在性硬化触媒には、マイクロカプセル型、アミンアダクト型等、いくつかの種類がある。このうち、特に、実装性や安定性の点からマイクロカプセル型の潜在性硬化触媒を用いることが好ましい。また、熱硬化性樹脂１３には、複数種類の潜在性硬化触媒を組み合わせて使用してもよい。
【００８６】
次に、図８を参照して、調圧における具体的な動作について詳しく説明する。図８は、調圧の動作を示す流れ図である。調圧は、プログラマブルコントローラ８０が、予め入力されたプログラムに従って、以下の処理を実行することによって行われる。
【００８７】
調圧が開始されると、まず、プログラマブルコントローラ８０は、減圧用開閉弁７３を開状態とし、開閉弁７１，７２を閉状態とする（ステップＳ１０１）。次に、プログラマブルコントローラ８０は、圧力検出装置３６の出力信号に基づいて、中空部分４１内の気体の圧力が上限値よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ１０２）。中空部分４１内の気体の圧力が上限値よりも大きい場合（Ｙ）には、プログラマブルコントローラ８０は、減圧用開閉弁７３を開状態とし、開閉弁７１，７２を閉状態として（ステップＳ１０３）、ステップＳ１０７に進む。
【００８８】
一方、中空部分４１内の気体の圧力が上限値よりも大きくない場合（ステップＳ１０２；Ｎ）には、プログラマブルコントローラ８０は、圧力検出装置３６の出力信号に基づいて、中空部分４１内の気体の圧力が下限値よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ１０４）。中空部分４１内の気体の圧力が下限値よりも小さい場合（Ｙ）には、プログラマブルコントローラ８０は、加圧用開閉弁７１を開状態とし、開閉弁７２，７３を閉状態として（ステップＳ１０５）、ステップＳ１０７に進む。中空部分４１内の気体の圧力が下限値よりも小さくない場合（ステップＳ１０４；Ｎ）には、プログラマブルコントローラ８０は、大気開放用開閉弁７２を開状態とし、開閉弁７１，７３を閉状態として（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０７に進む。
【００８９】
ステップＳ１０７では、プログラマブルコントローラ８０は、圧力検出装置３６の出力信号に基づいて、中空部分４１内の気体の圧力が、上記の上限値と下限値で決まる許容範囲内か否かを判断する。中空部分４１内の気体の圧力が許容範囲内ではない場合（Ｎ）には、ステップＳ１０２に戻る。中空部分４１内の気体の圧力が許容範囲内である場合（ステップＳ１０７；Ｙ）には、プログラマブルコントローラ８０は、大気開放用開閉弁７２を開状態とし、開閉弁７１，７３を閉状態として（ステップＳ１０８）、動作を終了する。
【００９０】
なお、上限値は、１気圧（１．０１３２５×１０５Ｐａ）よりも大きい値で、例えば、２．０２６５×１０５Ｐａとする。また、下限値は、１気圧よりも小さい値で、例えば、０．５０６６×１０５Ｐａとする。
【００９１】
以上の動作により、中空部分４１内の気体の圧力が上限値よりも大きいときには、中空部分４１内が減圧され、中空部分４１内の気体の圧力が下限値よりも小さいときには、中空部分４１内が加圧され、中空部分４１内の気体の圧力が許容範囲に入った時点で、中空部分４１内は大気に開放される。このように，本実施の形態では、中空部分４１内の気体の圧力を検出し、この検出した圧力が所定の許容範囲に入るように、圧力調整用通気孔３２を通して中空部分４１の内部から外部への気体の排出と中空部分４１の外部から内部への気体の供給の少なくとも一方を行うことによって、中空部分４１内の気体の圧力の変動が抑制されるように、中空部分４１内の気体の圧力の調整が行われる。
【００９２】
従って、本実施の形態によれば、中空部分４１が形成されてから、熱硬化性樹脂１３が硬化して封止が完了するまでの間、熱硬化性樹脂１３が中空部分４１の中心に向かって流動して固体撮像素子２０の機能面２１に付着したり、逆に熱硬化性樹脂１３が中空部分４１の中心から離れる方向に流動して熱硬化性樹脂１３によって形成された環状の畝の一部が破壊されたりすることを防止することができる。
【００９３】
また、本実施の形態によれば、簡単な工程で、且つ短時間で、基板１０に対して固体撮像素子２０を実装することが可能になる。以上のことから、本実施の形態によれば、簡単な工程で電子装置を製造できると共に、封止用樹脂１４が固体撮像素子２０の機能を妨げることや封止用樹脂１４による封止が不完全になることを防止することができる。
【００９４】
なお、本実施の形態において、微小な体積の中空部分４１内の気体の圧力を感度よく検出し、且つ応答性よく中空部分４１内の気体の圧力を調整するためには、中空部分４１から圧力検出装置３６に至る圧力検出用通気孔３１内の容積、および中空部分４１から開閉弁７１〜７３に至る気体の通路内の容積は、できるだけ小さい方がよい。そのため、本実施の形態において、圧力制御部５０のうち、中空部分４１内の気体の圧力の調整に関わる部分は、支持台３０に近づけたり、支持台３０に内蔵したりすることが好ましい。
【００９５】
［第２の実施の形態］
次に、図１０を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。図１０は、本実施の形態に係る電子装置の製造装置の構成を示す説明図である。本実施の形態に係る電子装置の製造装置では、第１の実施の形態における圧力検出用通気孔３１、圧力調整用通気孔３２、圧力調整用通気路３４、圧力検出装置３６および圧力制御部５０は設けられていない。ただし、本実施の形態では、第１の実施の形態における圧力制御部５０に含まれていた管路５２，６４，６５、減圧装置６９、消音器７０、開閉弁７４，７５および逆止め弁付き流量調整弁７９は設けられている。
【００９６】
本実施の形態に係る製造装置は、中空部分４１に通じる通気孔１０１を有している。そして、本実施の形態では、通気孔１０１を通して中空部分４１の内部から外部への気体の排出と中空部分４１の外部から内部への気体の供給の少なくとも一方を行うことによって、中空部分４１内の気体の圧力の変動が抑制されるように、中空部分４１内の気体の圧力の調整が行われる。通気孔１０１の一端は、支持台３０の上面において、支持台３０の上に基板１０が載置されたときに基板１０の開口部１１に面する位置に配置されている。通気孔１０１の他端は大気に開放されていてもよいし、中空部分４１内の気体の圧力変動を吸収するためのバッファ空間１０２に接続されていてもよい。バッファ空間１０２は、中空部分４１の最大時の体積よりも十分に大きな体積を有する空間であり、例えば支持台３０の内部に設けられる。バッファ空間１０２の体積は、中空部分４１の最大時の体積の１０倍以上であることが好ましい。
【００９７】
本実施の形態では、第１の実施の形態における調圧の動作は行われないが、以下の作用によって、固体撮像素子２０と熱硬化性樹脂１３とが接触してから、電極２２と導体層１２とが接触するまでの期間において、中空部分４１内の気体の圧力を、その変動が抑制されるように調整する。通気孔１０１の他端が大気に開放されている場合には、通気孔１０１を介して中空部分４１が大気に開放される。これにより、中空部分４１内の気体の圧力の変動が抑制される。通気孔１０１の他端がバッファ空間１０２に接続されている場合には、通気孔１０１を介して中空部分４１とバッファ空間１０２とが接続される。バッファ空間１０２は、中空部分４１の最大時の体積よりも十分に大きな体積を有しているので、このバッファ空間１０２が中空部分４１に接続されることにより、中空部分４１内の気体の圧力の変動が抑制される。
【００９８】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。
【００９９】
［第３の実施の形態］
次に、図１１ないし図１４を参照して、本発明の第３の実施の形態について説明する。図１１は、本実施の形態における電子装置の製造装置の要部および本実施の形態に係る電子装置を示す説明図である。図１２は、本実施の形態における基板１０の底面を示す底面図である。図１３は、図１１におけるＡ−Ａ線断面図である。図１４は、図１１におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【０１００】
本実施の形態における支持台３０は、第２の実施の形態における支持台３０から、通気孔１０１およびバッファ空間１０２を除いた構成になっている。本実施の形態における電子装置の製造装置のその他の構成は、第２の実施の形態と同様である。
【０１０１】
図１２に示したように、本実施の形態に係る電子装置において、基板１０は、開口部１１を有する基板本体１１０と、４つのスペーサ１１１とを備えている。基板本体１１０の外形および開口部１１は矩形になっている。また、基板本体１１０の一方の面は、固体撮像素子２０に対向する面１０ａになっている。４つのスペーサ１１１は、板状をなし、基板本体１１０の他方の面に接合されている。スペーサ１１１の平面形状は台形になっている。また、スペーサ１１１は、短い第１の側面１１１ａと、第１の側面１１１ａよりも長く第１の側面１１１ａに平行に配置された第２の側面１１１ｂと、第１の側面１１１ａの一端と第２の側面１１１ｂの一端を結ぶ第３の側面１１１ｃと、第１の側面１１１ａの他端と第２の側面１１１ｂの他端を結ぶ第４の側面１１１ｄとを有している。４つのスペーサ１１１の第１の側面１１１ａは、開口部１１の４つの辺の近傍に配置されている。４つのスペーサ１１１の第２の側面１１１ｂは、基板本体１１０の外形の４つの辺の近傍に配置されている。
【０１０２】
隣り合うスペーサ１１１の間には間隙が設けられ、この間隙によって、４つの通気路形成部１１２が形成されている。４つの通気路形成部１１２は、開口部１１の四隅から基板本体１１０の四隅に向けて放射状に延びている。スペーサ１１１の材料は、特に限定されない。スペーサ１１１の材料は、基板１０を構成する材料とは異なる材料であってもよいし、基板１０を構成する絶縁材料や導電材料であってもよい。
【０１０３】
図１３および図１４に示したように、基板１０は、スペーサ１１１が支持台３０の上面に接するように、支持台３０の上に載置される。このとき、支持台３０の上面と基板１０の間に、通気路形成部１１２によって、開口部１１に通じると共に大気に開放された通気路が形成される。本実施の形態に係る電子装置のその他の構成は、第１の実施の形態と同様である。なお、支持台３０に設けられた４つの基板吸着孔３３の各一端は、各通気路形成部１１２に対応する位置に配置されている。
【０１０４】
本実施の形態に係る電子装置の製造方法は、第１の実施の形態における調圧の動作が行われないことを除いて、第１の実施の形態と同様である。本実施の形態に係る電子装置を製造する際には、以下の作用によって、固体撮像素子２０と熱硬化性樹脂１３とが接触してから、電極２２と導体層１２とが接触するまでの期間において、中空部分４１内の気体の圧力を、その変動が抑制されるように調整する。すなわち、本実施の形態では、前述のように、支持台３０の上面と基板１０の間に、通気路形成部１１２によって、開口部１１に通じると共に大気に開放された通気路が形成される。そして、この通気路を介して中空部分４１を大気に開放することによって、中空部分４１内の気体の圧力の調整が行われる。
【０１０５】
なお、本実施の形態に係る電子装置を製造する際には、通気路形成部１１２によって形成される通気路を経由して、基板１０の外部の空気が基板吸着孔３３によって吸引される。そのため、中空部分４１は若干減圧される。この中空部分４１の減圧の程度は、通気路形成部１１２によって形成される通気路の断面積や形状によって調整することができる。一方、通気路形成部１１２が設けられていない場合には、電子装置を製造する際に中空部分４１内の気体の圧力は増加する。そのため、この圧力の増加分が前述の中空部分４１の減圧によって相殺されるように、減圧の程度を調整することにより、中空部分４１内の気体の圧力の変動を抑制することができる。
【０１０６】
また、基板吸着孔３３によって基板１０を吸着する機能が必要以上に低下しないように、通気路形成部１１２によって形成される通気路の断面積や形状を変更したり、スペーサ１１１とは別の部材を基板本体１１０に取り付けたりして、基板１０の外部から基板吸着孔３３によって吸引される空気の量を調整してもよい。
【０１０７】
また、基板吸着孔３３の一端を、通気路形成部１１２に対応しない位置に配置してもよい。本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第２の実施の形態と同様である。
【０１０８】
［第４の実施の形態］
次に、図１５ないし図１７を参照して、本発明の第４の実施の形態について説明する。図１５は、本実施の形態に係る電子装置の製造装置の構成を示す説明図である。図１６および図１７は、本実施の形態に係る電子装置の製造装置の動作を示す説明図である。
【０１０９】
図１５に示したように、本実施の形態における支持台３０は、第２の実施の形態における通気孔１０１およびバッファ空間１０２の代わりに、中空部分４１の体積を変化させる体積可変機構を有している。この体積可変機構は、支持台３０の上面で開口する空気室１２１と、この空気室１２１内に配置された可動部１２２とを有している。空気室１２１は、支持台３０の上に基板１０が載置されたときに基板１０の開口部１１に面する位置に配置されている。可動部１２２は、空気室１２１内を上下方向に移動し、これにより、空気室１２１内のうち、可動部１２２の上面から上側の部分の体積が変化するようになっている。以下、この体積が変化する部分を体積可変部分と言う。体積可変部分は、中空部分４１の一部を構成する。
【０１１０】
体積可変機構は、更に、支持台３０に固定されたエアシリンダ１２３を有している。このエアシリンダ１２３は、ピストンロッド１２４を有し、このピストンロッド１２４の先端は、可動部１２２の下面に接続されている。従って、このピストンロッド１２４を進退させることにより、可動部１２２が上下方向に移動する。エアシリンダ１２３は、ピストンロッド１２４を前進させるための空気が供給される第１のポートと、ピストンロッド１２４を後退させるための空気が供給される第２のポートとを有している。
【０１１１】
体積可変機構は、更に、一端がエアシリンダ１２３の第１のポートに接続された管路１３１と、一端がエアシリンダ１２３の第２のポートに接続された管路１３２と、管路１３１の途中に設けられた逆止め弁付き流量調整弁１３３と、管路１３２の途中に設けられた逆止め弁付き流量調整弁１３４と、５ポート電磁弁１３５と、空気圧源１３６とを有している。管路１３１の他端と管路１３２の他端と空気圧源１３６は、５ポート電磁弁１３５における異なるポートに接続されている。５ポート電磁弁１３５は、図示しないプログラマブルコントローラによって制御されるようになっている。
【０１１２】
電磁弁１３５がオフのときには、空気圧源１３６から吐出される空気が、電磁弁１３５、管路１３１を経由して、エアシリンダ１２３の第１のポートに供給され、同時に、エアシリンダ１２３の第２のポートから吐出される空気が、管路１３２、電磁弁１３５を経由して排出される。これにより、エアシリンダ１２３のピストンロッド１２４が前進し、体積可変部分の体積は小さくなる。
【０１１３】
また、電磁弁１３５がオンのときには、空気圧源１３６から吐出される空気が、電磁弁１３５、管路１３２を経由して、エアシリンダ１２３の第２のポートに供給され、同時に、エアシリンダ１２３の第１のポートから吐出される空気が、管路１３１、電磁弁１３５を経由して排出される。これにより、エアシリンダ１２３のピストンロッド１２４が後退し、体積可変部分の体積は大きくなる。
【０１１４】
本実施の形態に係る電子装置の製造方法では、図１６に示したように、固体撮像素子２０と熱硬化性樹脂１３とが接触する以前は、エアシリンダ１２３のピストンロッド１２４が最も前進した状態になっている。このとき、体積可変部分の体積は最も小さくなっている。
【０１１５】
図１７に示したように、固体撮像素子２０と熱硬化性樹脂１３とが接触してから、電極２２と導体層１２とが接触するまでの期間では、エアシリンダ１２３のピストンロッド１２４が後退し、体積可変部分の体積が増加する。これにより、体積可変部分を含む中空部分４１の体積が変化する。ピストンロッド１２４の移動速度は、予め実験により、中空部分４１内の気体の圧力の変動が小さくなるように決められる。このように、本実施の形態では、体積可変機構を制御して中空部分４１の体積を変化させることによって、中空部分４１内の気体の圧力の変動が抑制されるように、中空部分４１内の気体の圧力の調整が行われる。
【０１１６】
なお、本実施の形態において、エアシリンダ１２３の代わりに、他の種類のアクチュエータを用いてもよい。本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第２の実施の形態と同様である。
【０１１７】
なお、本発明は上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、加熱・加圧工程では、固体撮像素子２０を加熱する代わりに、基板１０を加熱してもよい。
【０１１８】
また、本発明は、開口部を有する基板に対して、フリップチップ方式によって固体撮像素子を実装する場合に限らず、貫通する開口部を有する基板に対して、フリップチップ方式によって電子部品の機能面が開口部に向くように実装する場合の全般に適用することができる。固体撮像素子以外の電子部品の例としては、発光素子、受光素子、種々のセンサ等がある。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の製造装置の構成を示す説明図である。
【図２】図１に示した製造装置における支持台の平面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の製造方法における一工程を示す平面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の製造方法における一工程を説明するための説明図である。
【図５】図４に示した工程に続く工程を説明するための説明図である。
【図６】図５に示した工程に続く工程を説明するための説明図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る電子装置の製造方法における各種のタイミングを示す説明図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態における調圧の動作を示す流れ図である。
【図９】比較例における基板、固体撮像素子および熱硬化性樹脂を示す平面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る電子装置の製造装置の構成を示す説明図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態における電子装置の製造装置の要部および本発明の第３の実施の形態に係る電子装置を示す説明図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態における基板の底面を示す底面図である。
【図１３】図１１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図１４】図１１におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図１５】本発明の第４の実施の形態に係る電子装置の製造装置の構成を示す説明図である。
【図１６】本発明の第４の実施の形態に係る電子装置の製造装置の動作を示す説明図である。
【図１７】本発明の第４の実施の形態に係る電子装置の製造装置の動作を示す説明図である。
【図１８】固体撮像素子の実装方法の一例における一工程を説明するための説明図である。
【図１９】図１８に示した工程に続く工程を説明するための説明図である。
【図２０】図１９に示した工程に続く工程を説明するための説明図である。
【図２１】固体撮像素子の実装方法の他の例における一工程を説明するための説明図である。
【図２２】図２１に示した例における基板、固体撮像素子および液体樹脂を示す平面図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１０…基板、１１…開口部、１２…導体層、１３…熱硬化性樹脂、１４…封止用樹脂、２０…固体撮像素子、２１…機能面、２２…電極、３０…支持台、３１…圧力検出用通気孔、３２…圧力調整用通気孔、３３…基板吸着孔、３４…圧力調整用通気路、３５…基板吸着用通気路、３６…圧力検出装置、４０…加熱・加圧ツール、５０…圧力制御部。
【図１】
2006269914.tif 000003
【図２】
2006269914.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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